Siglo BiotecnolgicoLAS NOTICIAS DE LA INVENCIN DE NUEVAS TCNICAS DE INTERVENCIN SOBRE LA VIDA VEGETAL, ANIMAL Y HUMANA INVADEN CASI A DIARIO LA OPININ PBLICA, SUSCITANDO REACCIONES A MENUDO APASIONADAS Y VALORACIONES OPUESTAS.

Desarrollo de una CienciaLa gentica, ingeniera gentica y los dems trminos relacionados con la herencia son referentes de los grandes avances que se esta produciendo la ciencia y las grandes expectativas creadas han provocado una gran conmocin pblica.

Los impactos ms significativos han sido en la agricultura y ganadera. Al empezar a actuar sobre el hombre, sus genes y su descendencia es cuando empiezan a surgir las dudas ticas sobre estas tcnicas, sobre si respetan o no la dignidad humana

Cromosoma: corpsculo intracelular alargado que consta de ADN, asociado con protenas, y constituido por una serie lineal de unidades funcionales. La especie humana tiene 46 cromosomas (23 pares).

Gen: unidad fsica y funcional del material hereditario que determina un carcter del individuo y que se transmite de generacin en generacin.

Genoma: conjunto de todos los genes de un organismo, de todo el patrimonio gentico almacenado en el conjunto de su ADN o de sus cromosomas.

Mapa gentico: diagrama descriptivo de los genes en cada cromosoma

Ingeniera GenticaTcnicas que modifican las caractersticas hereditarias de un organismo en un sentido predeterminado mediante la alteracin de su material gentico La formacin de nuevas combinaciones de genes por el aislamiento de un fragmento de DNA, la creacin en l de determinados cambios y la reintroduccin de este fragmento en el mismo organismo o en otro. Cuando los genes nuevos son introducidos en las plantas o animales, los organismos resultantes pasan a llamarse transgnicos.

OBJETIVOS:

Presentar informacin con validez cientfica, en forma clara y comprensible.

Contribuir a generar un ambiente propicio para la reflexin analtica sobre la Ingeniera Gentica (Tecnologa del ADN recombinante). Promover el espritu crtico e identificar el potencial de la investigacin biotecnolgica para su aprovechamiento en beneficio del mejoramiento de la calidad de vida

BASES MOLECULARES DE LA INGENIERIA GENTICA

HECHOS HISTRICOS DE LA BIOLOGA MOLECULAR 1953 Watson & Crick determinacin de estructura del ADN 1966 Nirenberg, Ochoa y Khorana elucidaron Cdigo Gentico1967 Wise y Richardson aislaron ADN ligasa1970 Smith y Wilcox aislaron y caracterizaron Hind III 1973 Stanley Cohen y H. Boyer pusieron ADNr en bacterias1974 Demostracin directa de deleccin gnica humana1975 Edward Southern Southern Blotting1977 Chow & Roberts, Sharp Intrones-Exones ADN codificante1978 Y. W. Kan & A. M. Dozy RFPL diag. prenatal, oncogenes 1980 Maxam-Gilbert & Sanger Mtodos de Secuenciacin1982 Tabaco, la primera planta modificada genticamente1983 Kary Mullis concibe el PCR / Fred Sanger y colegaspublican la secuencia del fago lambda2000 26 de junio se presenta 90% borrador genoma humano2001 26 de enero borrador genma del arroz Oriza sativa

BIOTECNOLOGA

ADN ADN

ARN

PROTENASBASES MOLECULARESDE LA VIDA

Humanos30,000 genesGENOMASChimpanc30,000 genesA. thaliana25,000 genesRatn30,000 genesC. elegans19,000 genesD. melanogaster13,000 genes95% idntico70% 20% 60% De 289 geneshumanos implicados enenfermedades,hay 177cercanamentesimilares a los genes deDrosophila. Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2%Todos los seres vivos tienen su informacin hereditaria codificada en la molcula de ADN. El juego completo de ADN de un ser vivo es el genoma. El genoma humano cuenta con 3 mil millones de pares de bases (pb) y unos 30,000 genes, que son un 3% del genoma. El tamao del genoma es independiente de la complejidad del organismo. El Genoma de mayor tamao es el del pez pulmonado africano Protopterus aethiopicus con 139 mil millones de pb; una planta con flores Fritillaria assyriaca tiene 124,900 millones de pb. IDENTIDAD GENTICA

(www.jgi.doe.gov)En humanos, aprximadamente el 3% son secuencias codificantes COMPARACIN DE GENOMAS

ESPECIESCROMOSOMASGENESPARES DE BASES(MILLONES)HUMANO(Homo sapiens)46 (23 pares)28-35,000~ 3,100* RATN(Mus musculus)4022.5-30,000~ 2,700PEZ SOPLADOR(Fugu rubripes)44~ 31,000~ 365MOSQUITO DE MALARIA(Anopheles gambiae)6~ 14,000~ 289 CHORRO DE MAR(Ciona intestinalis)28~ 16,000~ 160MOSCA DE LA FRUTA(Drosophila melanogaster)8~ 14,000~ 137LOMBRIZ INTESTINAL(Caenorhabditis elegans)1219,000~ 97BACTERIA(Escherichia coli)1 (cromonema)~ 5,000~ 4.1

ESTRUCTURA DE UN GEN Tradicionalmente, un gen se ha definido como un segmento de ADN que codifica para un polipptido o para una molcula funcional de ARN.

Recientemente, los nuevos descubrimientos han alterado radicalmente esta visin, para adoptar una definicin ms vaga. De acuerdo con ello, un gen es una secuencia de ADN genmico o de ARN que es esencial para especificar una determinada funcin. Para llevar a cabo su funcin el gen no necesita ser traducido a protena, y a veces ni siquiera necesita ser transcrito.

MolculadeADN

ESTRUCTURA DE UN GENElementos tpicos:

1) regin reguladora promotor basal (caja TATA). sitios de unin de proteinas reguladoras (upstream promoter). Realzadores (enhancers) Silenciadores

2) sitio de inicio de transcripcin.

3) 5'UTR.

4) codn de inicio.

5) intrones y exones alternados, con sitios de procesamiento aceptores y donadores

6) Codn de paro.

7) 3'UTR.

8) seal de poli-adenilacin.(Gomez, M. & R. Alonso-Allende, CSIC)

Regin cromosmica del gen ADAM33. (a) estructura genmica de genes a los lados de ADAM33 (barra 15 kb). (b) Estructura exon intron de ADAM33 (barra 1 kb). Polimorfismos de nucletidos nicos SNPs se indican abajo del gen. (c ) Organizacin del Dominio del gen ADAM33 y localizacin de SNPs 3UTR Codificantes. Tamao de exones en pares de bases (pb) (Kreeger, Y. The Scientist apr. 2003).ESTRUCTURA GENMICA DE GENES

La Ingeniera Gentica o tecnologa del ADNr se inici en la dcada de los 70s. Se refiere a un grupo de tecnologas usadas para cambiar la composicin gentica de las clulas y mover genes a travs de las fronteras de las especies para producir nuevos organismos. Se pueden aislar genes, modificarlos, introducirlos a nuevos hospederos, y clonarlos para obtener una ventaja novedosa sobre el organismo natural. INGENIERA GENTICA O ADNr

INGENIERA GENTICA: TCNICAS DEL ADN RECOMBINANTE (ADNr)

TCNICAPROPSITOEnzimas RestriccinCortan ADN en puntos especficos, hacen fragmentos de ADNADN LigasaUne fragmentos de ADNVectoresVirus o fagos: llevan ADN a las clulas y aseguran replicacinPlasmidosClase comn de vectorMarcadores GenticosIdentifican a las clulas que han sido transformadasPCRAmplifica la cantidad de ADN de muestras pequeasADNcCopia de ADN a partir de ARN mensajeroSondas de ADNPara identificar y marcar una pieza de ADN conteniendo cierta secuenciaSntesis GnicaPara hacer un gen de una base de datosGel ElectroforsisPara separar fragmentos de ADNSecuenciacin ADNPara leer la secuencia de bases de un segmento de ADN

Enzimas de restriccin ADN polimerasas ARN polimerasas Nucleasa ADN ligasa Kinasa Fosfatasa Transcriptasa reversaTCNICAS DEL ADNr: ENZIMAS PARA LA MANIPULACIN DEL ADN

1. Agrobacterium. Uso de la bacteriaComo "Ingeniero Gentico". La bacteria conteniendo el inserto, infecta las clulas de la planta produciendo la recombinacin gentica. 2. Acelerador de Partculas (Gene Gun). Un can artificial bombardea micropartculas con el inserto, sobre la clula. 3. Electroporacin. Uso de carga elctrica para que el ADN atraviese la membrana nuclear. 4. Polietilenglicol. Exposicin de las membranas al PEG, facilita el movimiento de las molculas de ADN. 5. Silicon Wiskers. Inyeccin con fibras microscpi-cas, que atraviesan las membranas con los insertos.Tcnicas del ADNr: SISTEMAS DE TRANSFERENCIA GENTICA

6. Microinyeccin. Una clula es adherida a una pipeta bajo un microscopio y el ADN forneo es inyectado directamente en el ncleo usando una micropipeta muy fina. Se usa cuando hay pocas clulas disponibles, tales como clulas fertilizadas de huevo animal.

7. Liposomas. Los vectores pueden ser encapsulados en pequeas vesculas de membrana para introducir el ADN in vivo en la clula.Tcnicas del ADNr: SISTEMAS DE TRANSFERENCIA GENTICA

Aplicaciones de la Ingeniera GenticaCartografa. Es el Proyecto Genoma Humano: describir todos los genes del organismo humano, localizarlos y secuenciarlos.

Diagnstico. identificar los defectos genticos y diagnosticar o pronosticar las enfermedades que aparecen o pudieran aparecer.

Identificacin (forense/paternidad). identificar personas o determinar la paternidad.

Teraputica. corregir defectos genticos causantes de las enfermedades genticas. Los "tratamientos genticos" consisten en la reparacin o sustitucin de genes defectuosos o delecionados.

Biotecnologa. alterar los genomas de los seres vivos para dotarles de alguna cualidad que no tenan (plantas resistentes a heladas, frutas que maduran antes, cultivos que crecen ms,...).

Los ANIMALES son: Caenorhabditis elegans(100 millones pb, 19,000 genes, Drosophila melanogaster (165 millones pb)Mus musculus (3 mil millones pb, 30,000 genes) Sus scrofa(2 mil 700 millones pb)

Los VEGETALES son: Arabidopsis thaliana (100 millones pb)Nicotiana tabacum Orizae sativa (400 millones pb)Solanum tuberosumIngeniera Gentica:MODELOS ANIMALES Y VEGETALESBlom, N. & Rapacki K. www.dur.ac.uk/biological.sciences/Bioinformatics/dogs.htm

27.8 millonesde ha 1998$ 2.1-$ 2.3miles de millones 1999En el ao 2000 se cultivaron en el mundo 44,2 millones de ha de PRIMERA GENERACION de cultivos transgnicos.NATURALEZA DE LA MODIFICACIN GENTICA(Counseil de la science et de la technologie, 2002).1699,744,2TOTAL762,8Colza11125,3Algodn1623,310,3Maiz3658,425,8SoyaProdu total plantascultivostransgn.Sup. cult.millones ha.Plantastransgnicas74%19%7%

(Counseil de la science et de la technologie, 2002).INDICADORES: CULTIVOS TRANSGNICOS POR PAS EN MILLONES DE HECTAREAS, 1996 A 2000

PAS19992000% deCambioEstados Unidos28,730,3+5,6Argentina6,710,0+49,3Canada4,03,0-25,0China0,30,5+66,7Africa del Sur0,10,2+100Australia0,10,2+100Otros

El AlgodnBt creciendo en China ha reducido el uso de pesticidas, incrementado la eficiencia de la produccin y ha mejorado la salud del agricultor (Science,295, 674 (2002). CHINA ENCABEZA LA REVOLUCIN DE OMGs La investigacin en cultivos de plantas genticamente modificadas para alimentacin, est detenida en muchas partes del mundo.

En China las polticas estnpromoviendo el aumento de capacidad de la Biotecnologa Vegetal. Los investigadores trabajan con ms de 50 especies de plantas, que incluyen (arroz, trigo, papas y mani) y con ms de 150 genes funcionales.

ANIMALES ACUTICOS TRANSGNICOSHallmark, E. 2003, ISB News Report, april

EspeciesTransgenesPasesCtenopharingodon idella carpa triploide de gramaCyprinus carpio carpa comnCarassius auratus pez dorado, goldfishPez de Wuchang / Charr del artico / Mummychog / WalleyePangio kuhli locha gigante / Esox lucio lucio del norteOncorhynchus mykis trucha arcoiris, O. kisuth salmnSalmo salar salmn del AtlnticoOreochromis spp tilapiaArtemia spp pulga de aguaMacrobrachium rosenbergii camarn de agua dulcePenneus indicus camarn blancoHaliotis kamtschatkana abaln japonesHaliothis rufescens abaln rojoMytilus edulis almeja azulCrassostrea virginica ostra oriental Crassostrea gigas ostra del Pacfico Genes marcadores Hormona de crecimiento Polipeptido anticongelamiento Cecropina Interferon Fitasa Factor VII de coagulacin humana Genes reporteros para contaminantes GnRH antisentido (liberacin Hormona Gonadotropina)USACanadCubaReino UnidoFranciaNoruegaChinaJapnCoreaIndiaIsrael

ARROZ DORADO con beta caroteno de genes de narciso y de Erwinia uredovora, pigmentos que se transforman en pro-vitamina A al ser ingeridos.ARROZ fortificado con un gen de la ferritina.ARROZ con aa esencialesIngeniera Gentica: NUEVOS ALIMENTOS(ISB, 2001, oct; Netlink, 2000).(Pearson, H. Nature, 26 april 2002).ARROZ con enzima lactoferrina de leche humana, que puede ser utilizada para mejorar las frmulas de leche infantil. Los nios la necesitan para usar eficientemente el hierro y pelear contra las infecciones

ARROZ con altos niveles de tolerancia a diferentes condiciones ambientales de estrs. Se insertaron dos genes fusionados de trehalosa de E. Coli y un promotor tejido especfico dependiente del estrs. Los genes de trehalosa permiten la produccin de arroz an si est estresado por frio, sequa o altos niveles de salinidad e incrementa la produccin en 20%. El azcar trehalosa ayuda a estabilizar molculas biolgicas: lpidos, enzimas y otras protenas, en organismos en condiciones de estrs. La composicin qumica de los granos no cambia (PNAS Online, 27 nov. 2002). Ingeniera Gentica NUEVAS PLANTAS

Salmn transgnico por hormona de crecimiento. Producido por AF Protein Inc. Cuenta con el promotor de la protena de anticongelamiento de otra especie de pez. Crece de 4 a 6 veces ms rpido que un salmn no transgnico. Tiene un 20% en mejoramiento de la eficiencia de conversin del alimento.

Ingeniera Gentica: NUEVOS ALIMENTOS(ISB, 2001, oct; Netlink, 2000).(Hoag, H. Nature, 27 enero 2003).VACAS LECHERAS con incremento de protenas. En Nueva Zelanda se clonaron vacas con vulos mejorados genticamente, para mejorar la produccin del queso y crema, aumentando dos veces la kappa casena, crucial para hacer la cuajada y de 20% ms de beta caseina, que mejora la accin del cuajo

Implicaciones ticas de la Manipulacin Gentica en Plantas Se refieren al hecho de informar o no al consumidor de que se trata de productos manipulados genticamente. Son desconocidos los efectos que tendrn estos alimentos en el ser humano ya que se trata de especies nuevas, no surgidas naturalmente.

Implicaciones ticas de la Manipulacin Gentica en Animales Las mayores crticas se han dirigido contra la disminucin de la biodiversidad de las especies clonadas. Poblacin muy homognea, que podra sucumbir completamente ante una epidemia, pues sta afectara por igual a todos los ejemplares.

Todos los trabajos deben ser sometidos a un anlisis en el que se comparen los beneficios con el sufrimiento del animal.

Clonacin Animal

Transgnesis.Variante de la recombinacin gentica, se interviene en el patrimonio gentico de un ser con adicin de nuevos genes y alteracin por tanto, de sus caractersticas. Se rompe totalmente la barrera natural entre las especies, y es tericamente factible insertar genes en casos que es imposible que se den en la naturaleza. La transgnesis debera considerarse ticamente ilcita debido a que supone una grave transgresin contra la naturaleza. Adems no se postulan grandes beneficios ni a corto ni a largo plazo, salvo la mera curiosidad de ver como se comporta la naturaleza en estos casos

Implicaciones ticas de la Manipulacin Gentica en Microorganismos Manipulacin Gentica de seres vivos se crean nuevas especies. En el caso de los microorganismos se podran estar construyendo nuevos patgenos y con ello nuevas enfermedades. Proliferacin de nuevos microorganismos con caractersticas peculiares y los consecuentes peligros para la especie humana. Entre ellos figuran la introduccin de genes productores de neoplasias malignas. Es previsible la formacin de microorganismos de una virulencia extraordinaria y resistentes a la teraputica usual conocida.

Implicaciones ticas de la Manipulacin Gentica en Humanos

Mientras que los beneficios potenciales de la ingeniera gentica son considerables tambin lo son sus riesgos La ingeniera gentica ofrece a este nivel, esperanzas fundadas de que en un futuro prximo se puedan tratar con xito algunas enfermedades especficas. Dado que todas las actuaciones de la terapia gnica tienen un claro fin teraputico, a priori son moralmente lcitas. Esta licitud desaparece cuando se usan los hombres a modo de "conejillos de indias", desapareciendo el fin teraputico.

Actuaciones sobre el Genoma HumanoSe llama genoma a la totalidad del material gentico de un organismo. El genoma humano posee entre 50 000 y 100 000 genes distribuidos entre los 23 pares de cromosomas de la clula somtica humana.Cada cromosoma puede contener ms de 250 millones de pares de bases de DNA, y se estima que la totalidad de genoma humano tiene 3000 millones de pares de bases.

La investigacin del genoma, representa un hecho claramente positivo. Los anlisis prenatales sirven para determinar si un embrin lleva o no una tara gentica. El estudio puede prevenir futuras actuaciones teraputicas, en este caso es ticamente lcito, porque se busca un fin teraputico en el anlisis.

En algunos casos, un anlisis gentico puede tener como objetivo un tratamiento que como consecuencia del diagnstico obtenido puede conducir al aborto. Por esto para determinar la licitud de estas actuaciones hay que preguntarse cul es el fin de las mismas.

Existen diferentes argumentos que tratan de justificar la interrupcin del embarazo por motivos eugensicos: El caso de la tesis que sostiene que el nacimiento de nios minusvlidos sera irresponsable. Los nios con taras no se incluyen dentro de los nios deseados. Todas estas justificaciones y otras similares son inaceptables ya que ignoran totalmente el respeto a la dignidad de cada ser humano.

La Declaracin Universal sobre el Genoma y Derechos Humanos, en el artculo 10 dice que: "Ninguna investigacin relativa al genoma humano ni sus aplicaciones, en particular en las esferas de la biologa, la gentica y la medicina, podrn prevalecer sobre el respeto de los derechos humanos, de las libertades fundamentales y de la dignidad humana de los individuos o, si procede, de los grupos humanos". Con esto se ratifica la ilicitud de las actuaciones eugensicas

Discriminacin GenticaSe estn usando como mtodo de discriminacin, hecho que aparte de ilegal, moralmente es inaceptable.

Muchas compaas de seguros estn haciendo anlisis genmicos de los peticionarios de seguros de vida. Con este fin buscan el mayor beneficio al discriminar (excluyndolos o con tasas abusivas), a los que parece que tienen alguna mayor predisposicin a enfermedades graves o a muertes prematuras.

Las empresas: no contrataran a un obrero cuyos genes revelaran que concluira pronto su vida til.

Las personas: podran guiarse por la gentica a la hora de escoger una pareja que encajara con ellos.

Clonacin HumanaLa generacin de una entidad biolgica idntica a otra entidad: es decir, a la obtencin de seres humanos genticamente idnticos a un ser humano ya existente. Mientras la clonacin reproductiva dejara nacer al individuo clonado, la as llamada clonacin teraputica lo habra fabricado para experimentar con l y luego destruirlo, lo cual es un acto que atenta gravemente contra el respeto debido a todo individuo humano, incluso al que es producido por clonacin

FabricndonosCasi sin que nos demos cuenta, los cientficos han llegado a un punto en el que no slo seran capaces de clonar seres humanos, sino que podran modificar genes en embriones para producir seres superiores. Los problemas ticos que plantean estas tcnicas afectan fundamentalmente a la dignidad humana. Estas tcnicas plantean una serie de preguntas sobre qu significa "ser humano", sobre las relaciones familiares y entre generaciones, el concepto de individualidad y el tratamiento de los nios como objetos.

Cientficos de la Universidad de California han conseguido multiplicar por seis la expectativa de vida de un gusano, gracias a una terapia gentica. El nematodo del experimento comparte muchas caractersticas genticas con nuestra especie, por lo que la proeza puede en principio escalarse a nivel humano y aumentar nuestra expectativa de vida hasta 500 aos sin perder la juventud. En busca de la Inmortalidad

EugenesiaMejoramiento del Patrimonio Hereditario

Tecnologa Segura ?Para crear una alteracin gentica a travs de empalmes de genes es necesario romper y reconstruir directamente el cdigo gentico por procedimientos que nunca podran ocurrir en la naturaleza. Lejos de ser precisas, estas alteraciones son realmente azarosas. En la mayora de los casos, la funcin del gen que se altera no se conoce completamente, sus interacciones con otros procesos bioqumicos en el organismo son oscuras, y no se pueden predecir los efectos a largo plazo No hemos sido suficientemente advertidos por el DDT, la talidomida, dioxinas, plutonio, Chernobyl, la enfermedad de las vacas locas, las abejas asesinas, los clorofluorocarbonados, el asbesto...?

La ausencia de conocimiento de peligro no debe confundirse con la ausencia de peligro. Los gobiernos tienen que comprender que estn legislando para los hijos de otras personas, no slo los propios. La responsabilidad de los cientficosEn el pasado, los cientficos fueron motivados por la inspiracin del descubrimiento cientfico.. Ahora, sin embargo, la presin sobre los cientficos es econmica y es de tal magnitud que los genetistas han abandonado su preocupacin principal por la vida humana. Bioindustria

La sociedad tiene que promover, tambin en el mundo de la investigacin y la ciencia, valores y principios fundamentales. Los derechos humanos valen para todo hombre.

La ciencia ofrece a la humanidad un nmero creciente de descubrimientos. Cada nueva frontera conquistada abre nuevas posibilidades. Orientar bien todo este cmulo de saberes depende de la tica. No basta con ensear en la universidad lo que es posible hacer, sino lo que es correcto. El respeto al hombre, a cada hombre, desde que inicia su existencia como cigoto hasta que muere, debe ser el criterio de discernimiento fundamental para juzgar las acciones. Fuera de ese respeto podrn darse descubrimientos importantes, pero ser mucho ms lo que se pierda. No vale la pena vivir en un mundo tcnicamente perfecto y ticamente inhumano.Reflexin Final

GRACIAS